Sistemi di regolazione degli impianti turbogas e ciclo combinato

1. Sistemi di regolazione degli impianti turbogas e ciclo combinato

2. Evoluzione parco turbogas • Fino a 10 anni fa i gruppi TG erano solo i cicli aperti per il funzionamento di picco (poche migliaia di MVA) • Ad oggi esistono circa 15000 MVA di alternatori mossi da turbine a gas (in ciclo semplice, in ciclo combinato, in impianti di repowering e di cogenerazione)

3. Presenza di unità Turbogas nella rete elettrica italiana(in ciclo semplice, combinato, ripotenziato) • Effetti positivi • Effetti negativi In rete perturbata In riaccensione di rete

4. Temperatura allo scarico (diagramma T-s) T Tf Tex Ta Tc Tf Tex Tc Qa Qc Ta Tf ~ Ta + Hci Qc cf Qa IGV s

5. Temperatura limite allo scarico Tf-lim Tex-lim Tex (Ta) Qa (IGV) Qc Wnom Wg

6. Schema semplificato impianto turbogas

7. Turbina Temperature in °C

8. Anello di regolazione della velocità Regolatore di velocità

9. Anello di regolazione della temperatura Regolatore di temperatura

10. Anello di regolazione dell’accelerazione Regolatore di accelerazione

11. Selettore di minimo Selettore di minimo

12. Regolatore Inlet Guide Vanes (IGV) Regolatore IGV

13. Regolatore combustibile 1 0.23 Regolatore di combustibile 1 1.5 -0.1 1.5

14. Contributo sezione vapore impianti CC • Potenza disponibile nei fumi • Caldaia in “sliding pressure mode” • Potenza alla turbina a vapore

15. Wmax prefiss carico Wric Wrip Wb ILF Texmis - Wmin IGV Rtex prefiss.Tex Tex TG Qa M I N + - Vel FB - Qg Rw VG RW -w Pot regolazione di velocità RETE f CARICO regolazione di potenza Schema di regolazione tipico +Wg +Wg -Wa -Wa

16. Caratteristica frequenza-potenza Frequenza [Hz] 52 51 Tex-lim 50 Potenza 49 Il margine di potenza (eventualmente disponibile) viene completamente eroso dalla riduzione di frequenza Tex-picco 48 -4% +2% Wnom

17. H H n Q Q Q n n a 2 Load rejection in rete perturbata • Possibili cause di fallimento in avviamento manovra LR • apertura valvole ON-OFF (anticipazione del LR a f>47.5Hz) • mancanza di fiamma o alte differenze di temperatura • fallimento apertura serrande by-pass fumi al camino STALLO PER BASSA PORTATA ARIA prevalenza Valvole ON-OFF a w=95% Caratteristica di resistenza della Turbina (lineare in Qa) Caratteristiche di prevalenza del Compressore (ampiezze quadratiche in Qa) Ta Tc Tf Tex Qa Qc Portata aria IGV

18. Avviamento tipico TG [%] Velocità 100 Temperatura scarico 80 60 IGV 40 20 Combustibile Potenza 0 0 5 10 15 20 25 30 minuti

19. 2 f’max P’c intervento termoregolazione Pg tempo costante Pc Pg Pc pendenza costante fmax Pc Impianti turbogas • +Rapidità di risposta (fuori termoregolazione) • +Vicinanza ai centri di carico • - Limiti di termoregolazione e rampe • - Vincoli di combustione

20. Variazioni di frequenza gruppi TG

21. Comportamento carichi spenti

22. Attacco carico spento su TG DWa DWg tempo [s] 0 1 2 3 4 5 6 7 DfOO Df

23. Riaccensione di rete tramite isole di caricoIsola di carico tipica • Semi-isola con TG e carico • Semi-isola con HY e carico • Parallelo tra semi-isole • e carichi comuni • Parallelo con altre reti TG HY

24. Dfoo Df DW DWa c W W W W gTG gHy TG HY W W W W gTG gHy c W c Attacco carico spento su TG e HY

25. Attacco carico spento su TG e HY DWa DWg DW TG DW HY tempo [s] 0 2 4 6 8 10 Df OO Df Df ‘